發(fā)布時間：2021-03-07 19:14

　　為了解決雷達等高熱流密度電子設備的散熱問題,通過數值模擬方法,設計了一款高寬比為5,當量直徑為166.67μm的金屬微通道熱沉�；跓徇吔鐚又袛嗉夹g,設計出間斷的微通道,提升了熱沉的換熱性能。利用SU-8膠紫外光刻和微電鑄技術制作了微通道熱沉底板,再將蓋板與底板焊接在一起得到金屬微通道熱沉。搭建了換熱性能測試系統(tǒng),以去離子水為工質,對微通道熱沉進行了實驗研究。實驗結果表明,當熱沉底部熱源的熱流密度為74.5 W/cm²、工質流量為1.8 L/min時,其底部溫度低于40℃,平均換熱系數達到67.0 kW/（m²·K）。 

【文章來源】：真空與低溫. 2020,26(02)

【文章頁數】：8 頁

【部分圖文】：

微通道熱沉的三維模型

圖1 微通道熱沉的三維模型為了研究微通道的高寬比α以及水力直徑Dh對熱沉散熱性能的影響，將微通道熱沉的三維模型導入COMSOL Multiphysics軟件，對其進行對流換熱的仿真研究。仿真過程選取去離子水作為工質，并按照表1設置去離子水的材料屬性。微通道熱沉入口的工質溫度設為Tin=23.6℃，入口的工質流量設為Qv=1 L/mim，出口壓力設為大氣壓力。在熱沉底部下表面正對著微通道陣列的區(qū)域設置一個16 mm×50 mm的矩形發(fā)熱區(qū)域作為熱源，其熱流密度設為q=70 W/cm2。

圖3為微通道的高寬比α等于5時，不同的寬度下熱沉的底部溫度與工質壓降的變化。通過改變微通道的寬度來改變微通道的水力直徑，寬度的變化為50～120μm，對應的水力直徑變化為83.33～200μm。由圖3可知微通道的水力直徑越小，微通道的底部溫度越低，散熱性能越好，但是工質的壓降越大。圖4為微通道的寬度等于100μm、高寬比不同時，熱沉的底部溫度與工質壓降的變化。由圖4可知，微通道的高寬比越大，工質的壓降越小，熱沉的底部溫度基本上在降低。結合圖3與圖4可知，當水力直徑較小或者高寬比較小時，壓降變化的比率大于底部溫度變化的比率。工質的壓降越大，工質在系統(tǒng)循環(huán)的過程中需要消耗泵的功率越大，因此在選擇最優(yōu)的微通道截面尺寸時，需要損失一點換熱性能以確保壓降不能過大。由圖3和圖4可知，當工質流量為1 L/min，微通道寬度為90～120μm，高寬比為4～8時，工質的壓降小于150 kPa，在可接受范圍內。然后從中選擇水力直徑更小，高寬比更大的矩形微通道。微通道的寬度越小，相同面積的熱沉底板上可以制作的微通道數量越多，提供的換熱面積也越多，更能實現小空間的高效散熱。寬度越小，高寬比越大的微通道結構制作難度越大�？紤]到加工的難度，先確定微通道的寬度為100μm，高寬比為5。圖4 高寬比不同時底部溫度和壓降的變化曲線

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3069655